Barion Pixel

Villanyszerelők Lapja

Agócs János

 242 | |

Agócs János cikkei

A végtelen energia forrása IV. - még néhány apróság

2009. július 8. |  3212

Kedves Olvasó! Ha már úgy érzi, hogy mindent tud a szünetmentes áramforrásokról és misztikusnak tűnő alkalmazási körülményeiről, akkor hadd keserítsem el, még közel sincs vége! Előző számainkban megtudhattuk, hogy mi is az az UPS, mire való, milyen műszaki megoldásokkal találkozhatunk, melyik milyen célra alkalmas… De most, cikksorozatunk végén lássunk néhány további apró, ám fontos részletet a biztonsági áramellátás arzenáljából!

Sok kicsi vagy egy nagy?
Sok esetben felmerül a fenti kérdés akkor is, ha több munkaállomást szükséges ellátni szünetmentes energiával. Rendszerint elfogadott az a megoldás, hogy néhány munkahelyes számítógépes hálózat esetén egyedi UPS-ekkel valósítják meg az egyes PC-ék és a szerver szünetmentes tápellátását. A megoldás előnye, hogy igen olcsón megvalósítható, de nem ad kielégítő védelmet, hiszen a kis teljesítmény-igények miatt csak off-line vagy line-interctive készülékek alkalmazhatók költséghatékony módon.
A nagyobb PC-hálózatok (általában 15 PC felett) táplálása már kifizetődőbb egy nagyobb, megfelelő teljesítményű UPS üzembe állításával. Ebben az esetben ugyan szükséges egy szünetmentes fogyasztói villamos hálózat kiépítése is, de ez a megoldás lényegesen költséghatékonyabb, nem beszélve arról, hogy ennél a megoldásnál már alkalmazhatjuk a sokkal biztonságosabb on-line berendezéseket azok minden előnyével.

THDi, a bűvös szám
A korszerű és energiatakarékos UPS-ek egyik legfőbb jellemzője az, hogy milyen mértékben és módon terhelik a villamos közhálózatot. Az erre jellemző mutató a Teljes Harmonikus Torzítási együttható, amelyet százalékos értékben adnak meg a gyártók. A hagyományos, régi, elavult technológiával működő UPS-ek THDi értéke általában 30% felettiek, ami azt jelenti, hogy ezek a berendezések nagy mértékben visszahatnak a hálózatra, úgynevezett felharmonikusokat termelve és visszaküldve arra. Ennek következtében az UPS bemenete előtt alkalmazott kábelek, kapcsolók, biztosítók nagyobb terhelésnek vannak kitéve, ami gyakoribb meghibásodást és gyorsabb amortizációt eredményez.
Ez az érték különféle praktikákkal csökkenthető, mint például 12 vagy 24 ütemű egyenirányítók alkalmazása, de passzív és aktív szűrőkkel is módosítható. Az ezekkel elérhető legjobb érték 8%. A modern UPS-ek THDi értéke kevesebb, mint 3%! Ezt az úgynevezett IGBT technológiás egyenirányítókkal lehetséges elérni. Ezek már alig terhelik a hálózatot és annak elemeit. Az ilyen UPS-ek alkalmazásának esetében nem szükséges túlméretezni a generátoros szükségáramforrás teljesítményét a magas THDi miatt.

Hatásfok
Az UPS-ek működésük folyamán nem csak annyi energiát fogyasztanak, mint amennyi a kimenetükre csatlakoztatott fogyasztók ellátásához szükséges, hanem annál valamivel többet a működési veszteségek miatt. Nem mindegy viszont, hogy mekkora veszteséggel kell számolnunk, illetve fizetnünk érte.
A hagyományos on-line UPS-ek teljes hatásfoka általánosan nem jobb, mint 92%. A modern berendezések ma már könnyen teljesítik az akár 94%-os értéket is. Ám az UPS-ek között találhatunk olyan berendezést is ma már, amely teljesíti a 96%-os teljes hatásfokot!
Csekélynek tűnhet a 2% különbség, ám nagyobb teljesítmény esetén (100 kVA felett) igen jelentős összeget takaríthatunk meg a villanyszámla tekintetében, ha ezt a berendezést üzemeltetjük. Ez – 100 kVA fogyasztás esetén – 2 kVA megtakarítást jelent, ami éves viszonylatban közel 500 000 forint megtakarítást eredményez! Kicsit tovább számolva, könnyen kiderül, hogy az ilyen, korszerű UPS vételára kb. 5 év alatt megtérül.

Az UPS energia tárolója az akkumulátor

A végtelen energia forrása III.

2009. június 1. |  3831
1 3 (1)

Amint azt cikksorozatunk előző részeiben is láthattuk, minden szünetmentes áramforrás egyik legfontosabb és nélkülözhetetlen részegysége az akkumulátor. Nem is hinnénk, hogy mennyire fontos és kritikus része ez a szünetmentes áramellátó berendezéseknek. Az akkumulátorok feladata, hogy az UPS normál üzeme esetén tárolja, illetve tartalékolja az energiát arra az esetre, amikor a betápláló villamos közhálózat hosszabb-rövidebb ideig valamiért nem áll rendelkezésre – például egy hálózati feszültség kimaradás alkalmával, amikor az akkumulátorok által tárolt energiából (egyenfeszültségből) állítja elő az UPS invertere a szükséges kimeneti feszültséget a fogyasztók számára. Mindenekelőtt röviden ismerkedjünk meg néhány akkumulátorfajtával, és válasszuk ki, melyik a legalkalmasabbak erre a feladatra

A végtelen energia forrása II.

2009. május 1. |  4688

Az UPS-ek működése, előnyök és hátrányok

1. sz. ábra

Az UPS-ek között többféle működési elvű is megtalálható a legegyszerűbb és egyben a legolcsóbb készülékektől a költségesebb, de professzionálisabb, nagyobb védelmet biztosító típusokig. A legegyszerűbb UPS az ún. Off-line, vagy egyszerűen „átkapcsolós” működésű berendezések (1. sz. ábra).

Ezek a készülékek a legegyszerűbb módon működnek: normál üzemben a fogyasztókat a villamos közhálózatra kapcsolják és arról táplálják.

Amennyiben a betápláló feszültség értéke nagyobb mértékben lecsökken vagy megemelkedik, akkor az elektronika bekapcsolja az invertert (Inverter – feladata az egyenirányító, illetve az akkumulátorok egyen feszültségéből előállítania kimeneti 230 V-os váltakozó feszültséget) és a fogyasztókra átkapcsolja az inverter által előállított feszültséget.

Az átkapcsolás tipikusan 2-5 msec alatt lezajlik. Ez olyan rövid idő, hogy a normál elektromos fogyasztók ezt a rövid feszültség-kimaradást nem érzékelik, működésüket nem befolyásolja hátrányosan.
Az Off-line berendezések egyszerű működésük és felépítésük következtében igen olcsók. Jellemzően a 400-3000 VA teljesítmény-tartományban kaphatók. Az Off-line technológia előnye, hogy olcsó, kisméretű a készülék, valamint 99,9%-os hatásfokkal üzemel (normál üzemben, a hálózat meglétekor), vagyis szinte veszteség nélkül.

Hátrányként említhető, hogy az átkapcsolásnál túlfeszültség, tranziens keletkezhet, amely kijut a fogyasztókhoz. Az alap – kisebb teljesítményű (400-600 VA) – berendezések kimeneti feszültségének jelalakja általában nem szinuszos.

A legfőbb probléma azonban az, hogy normál üzemben nincs védelem a hálózat felől érkező túlfeszültségek, tüskék, tranziensek és zavarok ellen, hiszen a fogyasztók ekkor közvetlenül, galvanikusan a hálózatra vannak csatlakoztatva.

A végtelen energia forrása I. - Biztonsági és szükség-áramforrások szerepe napjainkban

2009. április 1. |  4095

A mai ember el sem tudná képzelni életét villamos energia nélkül, hiszen nincs olyan területe életünknek, mindennapi tevékenységeinknek, amelyek ne igényelnének több-kevesebb villamos energiát. Elektromosság működteti a kommunikációs, hírközlő és számítástechnikai rendszereinket, közlekedési eszközeink jó része is elképzelhetetlen villamosság nélkül, sőt otthonunk sem lehetne a „várunk”, ha nem szolgálnák kényelmünket a bennünket körülvevő elektromos berendezések.

Mindezek már teljesen természetes módon segítik mindennapjainkat, így már észre sem vesszük, ha minden (jól) működik. De mi történik, ha csak egy rövidke időre, egy pillanatra is zavar támad az energiaellátásban, megszűnik, kimarad az elektromos energia? Bátran állíthatjuk, hogy ilyenkor „összedől a világ”! Nem tudunk telefonon kapcsolatba lépni szeretteinkkel, munkatársainkkal, ha lemerül a mobil akkumulátora. Elvesznek és összekuszálódnak értékes adataink a számítógépeinken. Órákat veszteglünk a dugókban, ha nem működnek a jelzőlámpák. Otthonunkban is kiszolgáltatottnak és elveszettnek érezzük magunkat, ha nem nézhetjük kedvenc sorozatainkat a TV-ben, vagy nem bonthatunk egy kellemesen hűvös sört a meccsnézés közben.
Ezek az „apró” kellemetlenségek természetesen elviselhetők és túlélhetők, de vannak olyan helyzetek, amikor óriási kárt, de akár emberi életeket is veszélyeztethet a villamos áram megszűnése vagy zavara. Gondoljunk csak például az orvosi életmentő-és létfenntartó berendezésekre, vagy akár a repülés irányító és biztonsági rendszerek berendezéseire, hogy csak egy töredékét említsük példaként a valóban létfontosságú, elkerülhetetlen és a legtöbbször nélkülözhetetlen élethelyzeteinknek és gépeinknek.

Az ember – mint minden problémára – igyekszik megoldást találni, így tervezett és épített olyan berendezéseket, amelyek akkor is képesek biztonságosan táplálni villamos energiával a kiválasztott elektromos gépeket és eszközöket, ha váratlan probléma lép fel az energiaellátásban a villamos közhálózaton.

1.sz. ábra: UPS

Ezek az úgynevezett szünetmentes áramforrások, rövidebb elnevezéssel UPS-ek (Uninterrupted Power Supply), amelyek feladata a folyamatos és biztonságos energia szolgáltatása a kimenetükre kapcsolt készülékek számára.
A szünetmentes áramforrás elsődleges feladata tehát az, hogy egy esetleges áramszünet alkalmával is a kimenetén folyamatosan – megszakításmentesen – energiát szolgáltasson. Ez csak úgy lehetséges, hogy a betápláló villamos energia hiányában az UPS a hozzá kapcsolt akkumulátorokban tárolt energiát alakítja át a fogyasztók számára. (1. sz. ábra).

Az igényeink és a védeni kívánt fogyasztóink számára a legmegfelelőbb UPS kiválasztásánál alapvetően három fontos műszaki paramétert kell figyelembe venni. Ilyenek: a kimeneti névleges teljesítmény, áthidalási-, vagy más néven az energiapótlási idő, illetve a működési mód.

Lássuk tehát, mik is ezek, mit jelentenek és miért olyan fontosak ahhoz, hogy a kritikus fogyasztóink a lehetőségekhez képest a legbiztonságosabb energiaellátásban részesüljenek A kimeneti névleges teljesítmény az UPS kimeneti teljesítményét adja meg VA-ben és W-ban (Volt-Amper: látszólagos teljesítmény, Watt: hatásos teljesítmény), amely azt mutatja meg, hogy az UPS mekkora teljesítmény igényű fogyasztót vagy fogyasztókat képes biztonságosan és folyamatosan ellátni szünetmentes energiával.

Az UPS-hez kapcsolt akkumulátor-telepcsoport teljesítménye, Ah (Amper-óra) kapacitása határozza meg az UPS úgynevezett áthidalási idejét. Ez általában 5 perctől akár több óráig is terjedhet a fogyasztói igények és üzemeltetési követelmények függvényében. Otthoni használatra rendszerint elegendő a minimális 5-10 perces energiapótlási idő, mivel ezzel a rövidebb, rendszerint csak néhány másodperces, vagy legfeljebb 2-3 perces áramszünetek gond nélkül átvészelhetőek. Hosszabbnak ígérkező feszültség kimaradás esetén is ennyi idő alatt kényelmesen elmenthetők adataink és biztonságosan leállítható a számítógép.